c ++:编译器能否优化此代码段？

Question

void foo(const int constant)
{
    for(int i = 0; i < 1000000; i++) {
        // do stuff
        if(constant < 10) {              // Condition is tested million times :(
            // inner loop stuff
        }
    }
}

对于外循环的每次执行,都检查"常量"的值.但是,常量永远不会改变,所以浪费了大量的CPU时间来测试条件常数<10？一遍又一遍地.人类会在前几次传球后意识到常数永远不变,并且智能地避免一遍又一遍地检查它.编译器是否注意到这一点并对其进行智能优化,或者重复if循环是否不可避免？

就个人而言,我认为这个问题是不可避免的.即使编译器在外部循环之前进行比较并设置某种布尔变量"skip_inner_stuff",仍然必须为外部for循环的每次传递检查此变量.

你对此事有何看法？有没有更有效的方法来编写上述代码段,以避免这个问题？

Answer 1

您描述的优化也称为循环非切换.多年来它一直是优化编译器的标准部分 - 但是如果你想确保你的编译器执行它,请编译你的示例代码并使用一些优化级别(例如gcc中的-O2)并检查生成的代码.

但是,如果编译器无法证明一段代码在整个循环中是不变的 - 例如调用在编译时不可用的外部函数 - 那么实际上,手动将代码提升到循环外部可以净化非常大的性能提升.

Answer 2

一个好的编译器会优化它（当启用优化时）。

如果使用GCC你可以

• 优化编译并生成汇编代码

   gcc -Wall -O2 -fverbose-asm -S source.c
  

  然后查看（使用某些编辑器或类似的寻呼机less）生成的汇编代码source.s

• 要求 GCC 转储大量（数百个！）中间文件并查看其中的中间 gimple 表示

   gcc -Wall -O2 -fdump-tree-all -c source.c
  

• 使用MELT及其探针以交互方式查看 gimple 内部。

^{-Wall养成始终使用from gcc(或if 编译 C++ 代码)询问所有警告的习惯g++。}

顺便说一句，在实践中，这样的优化（“循环不变代码提升”，如另一个答案所解释的）是必不可少的，因为这种中间代码经常发生，例如在函数内联之后......（想象一下要内联的几个调用foo。 ..)